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[视频] 3DP(Three Dimensional Printing and Gluing)工艺

2021-01-22 博易特智能 2196

视频来源:solidconcepts


3DP(Three Dimensional Printing and Gluing),三维打印黏结成型、喷墨沉积,也被称为粘合喷射(Binder Jetting)、喷墨粉末打印(Inkjet Powder Printing)。该工艺属于“液体喷印成型”这一大类。



工艺类似于传统的2D喷墨打印机,是最为贴合“3D打印”概念的成型技术之一。最早由美国麻省理工学院(MIT)于1993年开发。该技术利用喷头喷黏结剂,选择性地黏结粉末来成型。首先铺粉机构在加工平台上精确地铺上一薄层粉末材料,然后喷墨打印头根据这一层的截面形状在粉末上喷出一层特殊的胶水,喷到胶水的薄层粉末发生固化。然后在这一层上再铺上一层一定厚度的粉末,打印头按下一截面的形状喷胶水。如此层层叠加,从下到上,直到把一个零件的所有层打印完毕。然后把未固化的粉末清理掉,得到一个三维实物原型,成型精度可达0.09mm。因为石膏成型品十分易碎,因此后期还可采用“浸渍”处理,比如采用盐水或加固胶水(Z-Bond、Z-Max等),使之变得坚硬。

3DP工艺与SLS工艺类似,采用粉末材料成形,如陶瓷粉末,金属粉末。所不同的是材料粉末不是通过烧结连接起来的,而是通过喷头用粘接剂(如硅胶)将零件的截面“印刷”在材料粉末上面。用粘接剂粘接的零件强度较低,还须后处理。具体工艺过程如下:上一层粘结完毕后,成型缸下降一个距离(等于层厚:0.013~0.1mm),供粉缸上升一高度,推出若干粉末,并被铺粉辊推到成型缸,铺平并被压实。喷头在计算机控制下,按下一建造截面的成形数据有选择地喷射粘结剂建造层面。铺粉辊铺粉时多余的粉末被集粉装置收集。如此周而复始地送粉、铺粉和喷射粘结剂,最终完成一个三维粉体的粘结。未被喷射粘结剂的地方为干粉,在成形过程中起支撑作用,且成形结束后,比较容易去除。
 
与2D平面打印机在打印头下送纸不同,3D打印机是在一层粉末的上方移动打印头,并打印横截面数据。彩色3D打印机打印成型的样品模型与实际产品具有同样丰富的色彩。ZCorp公司(现已被3D Systems公司收购)使用3DP打印技术开发了Zprinter产品系列。 

3DP技术的优点如下:
1、无须激光器等高成本元器件。成型速度非常快(相比于FDM和SLA),耗材很便宜,一般的石膏粉都可以。
2、成型过程不需要支撑,多余粉末的去除比较方便,特别适合于做内腔复杂的原型。
3、此技术最大优点是能直接打印彩色,无须后期上色。目前市面上打印彩色人像基本采用此技术。

3DP技术的缺点如下:
1、石膏强度较低,只能做概念型模型,而不能做功能性试验。
2、 因为是粉末黏结在一起,所以表面手感稍有些粗糙。

除了3DP(粘合剂+石膏粉),还有其他的粘合剂喷射技术,比如3D砂型铸造、粘合剂喷射金属打印、粘合剂喷射陶瓷打印、粘合剂喷射玻璃打印等等,采用的都是类似的原理,只不过选择的原材料不同。
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